以蛋殼為原料制備乳酸鈣

PAGE四川理工學(xué)院畢業(yè)論文第2章材料與方法四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣學(xué)生：學(xué)號(hào)：0703010312專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：工藝2007.3指導(dǎo)老師：四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院二〇一一年六月四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGEI-摘要四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文摘要 -PAGEI-本論文先采用直接中和法以驗(yàn)證蛋殼為原料制備乳酸鈣的可行性，然后將蛋殼進(jìn)行預(yù)處理后，加入乳酸進(jìn)行中和反應(yīng)制備乳酸鈣。先采用單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)影響乳酸鈣收率的各個(gè)因素進(jìn)行了初步研究，得出最佳單因素工藝條件；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了正交試驗(yàn)研究，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差和方差分析，確定了優(yōu)化工藝條件。試驗(yàn)結(jié)果表明：影響乳酸鈣提取效果的因素順序?yàn)榱弦罕?gt;反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間>加水量；當(dāng)加入蛋殼粉與乳酸用量料液比1：1.6，蒸餾水用量為80，在中和反應(yīng)溫度35℃、反應(yīng)時(shí)間1.5h的條件下，乳酸鈣產(chǎn)率可達(dá)91.34，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到90.3關(guān)鍵詞：蛋殼；直接中和法；乳酸鈣；產(chǎn)率四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGEII-AbstractAsweknow,ithassomanyactiveingredientineggshellbutithasnotbeenusedasmaterialsofindustries,weshouldtryourbesttomakefullyuseoftheseingredients,itcannotonlyimproveeconomicbenefit,butalsocanreducethepollutionoftheenvironment.caedbyteegsell.

intispape,calciumlactateasaderomegsell.Teesellasfullyutilized,weaddedtelactatetoreactithegselltomakecalciumlactatebydirecteactio.Weusedasingle-actorapproach,thenwechosedteoptialreactioncodition.Tereltsofeperietereaalzedbyiiicaceaali.Tereltssoedtatteoptiumcoditiosere:addigsolid-liquidratio1:1.6.ditilledater80,adtereactionteperatre35℃,reactiontie1.5,Theresultsshowedteieldofcalciumlactatecanreach91.34%adthecotetwas90.93%.Keywords:egell；directeactio；calciumactate；ield四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGEii- 目錄TOC\o"1-3"\f\h\u摘要 IAbstract II第一章前言 11.1乳酸鈣的性質(zhì) 11.1.1乳酸鈣的溶解度 11.1.2利用率和吸收率 11.1.3乳酸鈣的味覺 21.2乳酸鈣的用途 21.2.1改善食物口感 21.2.2增強(qiáng)食物硬度 21.2.3可作食物調(diào)料 21.3論文研究背景 31.4乳酸鈣制備方法簡(jiǎn)介 41.4.1雙燒法提取乳酸鈣的技術(shù) 41.4.2水熱法提取乳酸鈣技術(shù) 51.4.3新型提取乳酸鈣工藝 61.5發(fā)展前景和展望 71.6實(shí)驗(yàn)研究目的 71.7實(shí)驗(yàn)研究方法 8第二章實(shí)驗(yàn)部分 92.1主要材料及試劑 92.2主要儀器和設(shè)備 92.3直接中和法工藝流程圖 92.4直接中和法的操作步驟 102.4.1蛋殼的預(yù)處理 102.4.2實(shí)驗(yàn)反應(yīng)階段 102.4.3抽濾、濃縮階段 102.4.4洗脫、干燥階段 102.5單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 112.5.1料液比的確定 112.5.2反應(yīng)溫度的確定 112.5.3反應(yīng)時(shí)間的確定 112.5.4反應(yīng)加水量確定 112.6干燥工藝實(shí)驗(yàn) 112.7分析樣品測(cè)定 112.7.1乳酸鈣的產(chǎn)率試驗(yàn)方法 112.7.2乳酸鈣的含量試驗(yàn)方法 122.7.3乳酸鈣的加減量試驗(yàn)方法 122.8正交試驗(yàn) 122.9方差試驗(yàn) 13第三章結(jié)果與分析 143.1中和反應(yīng)料液比測(cè)定結(jié)果 143.2中和反應(yīng)溫度的測(cè)定結(jié)果 143.3中和反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定結(jié)果 153.4中和反應(yīng)加水量測(cè)定結(jié)果 163.5正交實(shí)驗(yàn) 173.6方差分析 173.7干燥工藝試驗(yàn)結(jié)果 19結(jié)論 20參考文獻(xiàn) 21致謝 23PAGE6四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣-PAGE5-第一章前言1.1乳酸鈣的性質(zhì)乳酸鈣為白色顆粒或白色粉末，無異味，微有風(fēng)化性，易溶于熱水，不溶于乙醇、乙醚和氯仿。它具有溶解度高、溶解速度快、利用率高、口感適宜，廣泛應(yīng)用于乳制品、飲料、食品保健品等領(lǐng)域。對(duì)嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)品的研發(fā)起到中流砥柱作用，同時(shí)乳酸鈣是補(bǔ)鈣的良好藥劑和理想的添加劑［1］，乳酸鈣具有補(bǔ)充鈣質(zhì)的良好藥劑和鈣強(qiáng)化食品的理想添加劑。乳酸鈣對(duì)毛細(xì)血管的通透性的降低、保持神經(jīng)及肌肉的正常興奮性,對(duì)輔助預(yù)防及治療各種過敏性疾患,保持旺盛的精力和體力等起到推動(dòng)作用。1.1.1乳酸鈣的溶解度乳酸鈣極易溶于水，在所有的鈣鹽中乳酸鈣的溶解度最大。其中具有代表性的鈣鹽在水中溶解度［2］，如圖1.1所示：圖1.1鈣鹽的溶解度（以%重量）1.1.2利用率和吸收率鈣在人體內(nèi)占有重要的比重，它可以與磷結(jié)合形成骨骼和牙齒，也可以與鎂一起保持血管心臟的穩(wěn)定工作。骨骼的鈣量隨年齡的增加而減少，因此中老年朋友容易患骨質(zhì)疏松癥等疾病。對(duì)于鈣鹽的利用率，在歷史上就有許多人在探索研究。他們將乳酸鈣、碳酸鈣、葡萄糖酸鈣設(shè)定為單因素研究它對(duì)白鼠的一生的進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明:雖然乳酸鈣在有些實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)保留率低，但一生的鈣的參與量幾乎沒有差別。同時(shí)對(duì)于體內(nèi)保留率，調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)乳酸鈣的利用率比葡萄糖酸鈣參與量大。報(bào)告表明不論那種鈣鹽，隨著年齡的增長(zhǎng)，由于腸道的吸收率有所下降，發(fā)現(xiàn)溶解度高的鈣鹽吸收率更高。1.1.3乳酸鈣的味覺鈣鹽的味覺一般都具有類似雞蛋味但卻稍帶一絲苦味。在所有的鈣鹽中，乳酸鈣的苦味和其它鈣鹽相當(dāng)，但閥值較高。各種鈣鹽的閥值如圖1.2所示圖1.2各種鈣鹽的閥值閥值——人們對(duì)某種物質(zhì)產(chǎn)生味覺的最低濃度，這是對(duì)檢測(cè)物質(zhì)的一半的重量所產(chǎn)生的味覺濃度值來表示的。它是測(cè)味覺的指標(biāo)之一。如果被檢測(cè)物質(zhì)的閥值越高，所表示含義為該檢測(cè)物質(zhì)越難以呈現(xiàn)出苦味。1.2乳酸鈣的用途1.2.1改善食物口感乳酸鈣作為一種食品添加劑［3,4］，可以改善蔬菜的口感，如腌菜一直都是用粗鹽腌制，該粗鹽中有苦味成分，但加入乳酸鈣可以減輕苦味。在家庭可在米飯、稀粥中添食用乳酸鈣,在饅頭、面餅等食品中加人時(shí)使之松軟可口,并延長(zhǎng)保存期,使人們不斷增加鈣的攝人量來維持人體的生理平衡。1.2.2增強(qiáng)食物硬度對(duì)所需食物加入乳酸鈣和PH調(diào)節(jié)劑,通過加熱煮沸，可以使表面破損，有利于食物內(nèi)部水分的吸收，從而增強(qiáng)食物硬度。廣泛運(yùn)用于水果罐頭，軟罐頭食物中如圖1.3所示圖1.3乳酸鈣對(duì)硬度影響（kg）1.2.3可作食物調(diào)料乳酸鈣高濃度時(shí)味道為帶苦味的雞蛋味，如果添加適量的話，與谷氨酸鈉一起可以提高食物鮮味。綜上所述乳酸鈣由于具有溶解度高,溶解速度快，生理應(yīng)用范圍廣,其參與反應(yīng)酸根可以直接被吸收代謝而形成水而等的優(yōu)點(diǎn)。所以除制成藥劑用于醫(yī)療外,在日常生活中也可以很方便的使用及推廣。所以對(duì)乳酸鈣在食物方面上改變食物功能的作用，這些將對(duì)于研究乳酸鈣新的功能有重大的推廣價(jià)值。另外,乳酸鈣也被認(rèn)為對(duì)作為飼料添加劑也是具有潛在市場(chǎng)價(jià)值的［5,6］,。近幾年在臺(tái)灣、東南亞等國(guó)家用于高級(jí)水產(chǎn)養(yǎng)殖等提高養(yǎng)殖品品的產(chǎn)量。同時(shí)，有關(guān)資料顯示,在蛋雞飼料中加人乳酸鈣,可提高產(chǎn)蛋率10%左右,并有預(yù)防疾病的功效。1.3論文研究背景近年來，人們對(duì)于乳制品的需求穩(wěn)步上升，世界上許多國(guó)家隨著需求量的增加，乳品工業(yè)迅猛發(fā)展，然而，世界各地的乳制品人均消費(fèi)總量（液態(tài)奶及其他加工產(chǎn)品）有很大的區(qū)別，歐洲、北美的人均消費(fèi)量顯著高于亞洲地區(qū)。即使是歐洲同一地區(qū)，乳制品的消費(fèi)根據(jù)消費(fèi)群體的不同而不同。如愛爾蘭和瑞典的液態(tài)乳的消費(fèi)量比較大，法國(guó)和意大利的奶酪主宰了當(dāng)?shù)厝橹破返南M(fèi)。印度是世界上最大乳及乳制品生產(chǎn)國(guó)［7］。蛋殼［8,9］主要由無機(jī)物構(gòu)成，占整個(gè)蛋殼94%——97%，有機(jī)物占主殼3%-6%無機(jī)物中碳酸鈣約占93%，其次為1.0%的碳酸鎂，磷酸鎂。有機(jī)物中主為蛋白質(zhì)，屬于膠原蛋白，其中約有16%的氮、3.5%的硫。禽蛋的種類不一樣，蛋殼的化學(xué)成分都不一樣如表1-1所示。表1-1蛋殼的化學(xué)成分禽蛋種類有機(jī)成分碳酸鈣∕%碳酸鎂∕%磷酸鈣及磷酸鎂∕%雞蛋3.293.01.02.8鴨蛋4.394.40.50.8鵝蛋3.595.30.70.5蛋殼時(shí)作為乳制品廢液的重要組成部分，在人們生活水平日益提升的環(huán)境，人類對(duì)雞蛋的需求量越來越大，但隨之而來的便是大量的蛋殼被當(dāng)成廢棄物丟棄，污染了環(huán)境也浪費(fèi)了資源。日前，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織［10］統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)雞蛋總產(chǎn)量為2232.2萬噸，占世界雞蛋產(chǎn)量的40%，如果按蛋殼占蛋質(zhì)量的12%計(jì)算，我國(guó)每年將產(chǎn)生大約300萬噸的蛋殼廢棄物。蛋殼中殘留了少量的蛋清，很容易滋生微生物，對(duì)環(huán)境造成更大的污染，如果能采用適宜的研究工藝對(duì)蛋殼進(jìn)行資源化管理與應(yīng)用，不僅可以變廢為寶，增加社會(huì)財(cái)富，又可以解決蛋殼對(duì)環(huán)境的所造成的污染，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)雞蛋殼資源利用還很低。已報(bào)道的關(guān)于制備乳酸鈣的研究，可為兩種方法：一種是將雞蛋殼在高溫下煅燒，使雞蛋殼中原來的主要成分轉(zhuǎn)化為,再與乳酸反應(yīng)制備乳酸鈣，另一種是直接將粉碎的雞蛋殼與乳酸在水浴加熱反應(yīng)制備乳酸鈣，前一種由于需要高溫煅燒，能耗大，成本高，煅燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣和粉塵的污染，而且煅燒法會(huì)破壞雞蛋殼的天然活性。所以，對(duì)于如何更加有效的利用蛋殼，需要我們更進(jìn)一步的漫長(zhǎng)探索與研究［11,12］。乳酸鈣具有水溶性好，比其他含鈣的有機(jī)物便宜。所以，目前廣泛應(yīng)用于以運(yùn)動(dòng)飲料為主的的食品［13,14］。在國(guó)際大都市，特別像日本，乳酸鈣是僅次于碳酸鈣的食品鈣源。DL-型和L-型兩種是乳酸鈣的大體分類。但目前社會(huì)上都大體都稱為“乳酸鈣”。其原因主要因?yàn)閮烧叩奈锢硇再|(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都大體相同。但DL-乳酸鈣的應(yīng)用開發(fā)在歷史上更具有較長(zhǎng)的淵源。都主要用于營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化及其它目的利用與開發(fā)。乳酸鈣目前在世界許多國(guó)家不僅能作為食品添加劑。還能用于醫(yī)學(xué)研究，世界上許多國(guó)家紛紛將乳酸鈣收藏于藥典里以用來配合補(bǔ)充制劑的應(yīng)用，因?yàn)槿樗徕}的開發(fā)營(yíng)養(yǎng)好，吸收率高，對(duì)人體的功能具有增強(qiáng)體質(zhì)，促進(jìn)骨骼和心臟等器官具有重要作用。1.4乳酸鈣制備方法簡(jiǎn)介1.4.1雙燒法提取乳酸鈣的技術(shù)將蛋殼取適量放入燒杯里，緩慢滴加適量的酸或堿且保持恒溫狀態(tài)，并加入適宜的熱水，靜置一段時(shí)間，用蒸餾水洗滌燒杯3次，用弄來除去殘留在燒杯里的酸和堿，將漂浮在水面上的蛋殼膜回收。并且將經(jīng)過預(yù)處理的蛋殼晾干并且在恒溫干燥箱內(nèi)除水24h，并且將蛋殼粉碎，得到白色粉末。這種方法在化學(xué)手冊(cè)上稱為酸浸法以用來分離殼膜。將粉碎的殼粉經(jīng)過煅燒分解90min，溫度控制900℃左右，取出產(chǎn)品得到白色殼粉。然后將研細(xì)的白色的蛋殼粉加入一定量蒸餾水。制成產(chǎn)品石灰乳。并且在緩慢加入乳酸溶液的同時(shí)，不斷的攪拌。當(dāng)溶液澄清即停止攪拌。所得的產(chǎn)品即為乳酸鈣溶液、然后經(jīng)真空過濾，除去雜質(zhì)或不溶物。濾液放入蒸發(fā)皿加熱濃縮。將產(chǎn)品置于120℃的干燥箱里進(jìn)行烘干脫水，所得的白色粉末即為乳酸鈣。這種研究工藝稱為雙燒法［15］但是此法高溫煅燒，能耗大，成本高，并且煅燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣在空氣中和粉塵的污染大氣塵。而且，高溫煅燒將使雞蛋殼的活性丟失，影響反應(yīng)產(chǎn)品的制備和結(jié)果分析。所以，當(dāng)今社會(huì)，這種工藝一般都已經(jīng)被拋棄。該研究工藝法制備原理為：＝﹢↑﹢＝+雙燒法制取乳酸鈣工藝流程如圖1.4所示分離水洗干燥HCl煅燒水溶濃縮干燥分離水洗干燥HCl煅燒水溶濃縮干燥粉碎成品乳酸鈣蛋殼殼四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGE6- 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文第一章前言圖1.4雙燒法制取乳酸鈣工藝流程1.4.2水熱法提取乳酸鈣技術(shù)通過在密閉環(huán)境體系里，在適宜的溫度條件和水的自身壓強(qiáng)下，用水為溶劑，將原始混合物置于密閉環(huán)境中進(jìn)行的反應(yīng)，這種工藝研究方法稱為水熱法［16］。本工藝更具有環(huán)保節(jié)能的概念。避免了雙燒法蛋所產(chǎn)生的廢氣及塵土的環(huán)境污染，而且不產(chǎn)生新的污染；將整個(gè)反應(yīng)過程處于密閉環(huán)境中，這樣也避免了反應(yīng)過程中酸和水的揮發(fā)造成的損失；既降低能耗成本，因?yàn)榈皻げ挥迷诟邷貤l件下煅燒。實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢氣，可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)回收吸走，防止產(chǎn)生新的污染。將單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)蛋殼過料量、固液比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度單因素實(shí)驗(yàn)，用正交實(shí)驗(yàn)確定以蛋殼為原料用水熱法制備乳酸鈣的最佳條件。雙燒法是將蛋殼中的無機(jī)碳酸鈣轉(zhuǎn)化成易于被人體吸收的乳酸鈣，這樣它可以作為一種安全的食品添加劑，穩(wěn)定劑，增稠劑，營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑和組織凝固劑，也可以被廣泛的應(yīng)用與食品的醫(yī)藥行業(yè)，對(duì)綜合利用蛋殼提供一條新的途徑。水熱法提取乳酸鈣工藝流程如圖1.5所示殼膜分離蛋殼反應(yīng)時(shí)間蛋殼量固液比溫度殼膜分離蛋殼反應(yīng)時(shí)間蛋殼量固液比溫度抽濾EDTA測(cè)定成品乳酸鈣1.4.3新型提取乳酸鈣工藝 -PAGE7--PAGE7-乳酸鈣目前國(guó)內(nèi)外乳酸鈣的生產(chǎn)最新主要采用提純法和發(fā)酵法，雖然乳酸鈣的生產(chǎn)技術(shù)日益提高，但乳酸鈣的生產(chǎn)還需進(jìn)一步降低，因此，目前國(guó)內(nèi)外都開始從食物中探究新的方法，如對(duì)原材料的選擇，發(fā)酵工藝水平及分離技術(shù)等核心問題而進(jìn)一步探究，改進(jìn)、改良方法?，F(xiàn)就目前國(guó)內(nèi)外的新的工藝流程在此做一個(gè)簡(jiǎn)單的闡述，目前乳酸鈣主要以食用的乳酸與碳酸鈣或氫氧化鈣或輕質(zhì)碳酸鈣等合成制得［17］，此法投資大，成本高，風(fēng)險(xiǎn)高，回報(bào)率低，市場(chǎng)占有率小，對(duì)環(huán)境影響力小，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了兩種新的工藝：發(fā)酵法此法具有成本低，回報(bào)率高，綜合效果顯著，一般以玉米或薯?xiàng)l為原料通過發(fā)酵制得。產(chǎn)品純度高，安全可靠行強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)乳酸鈣的重要方法之一。發(fā)酵法工藝流程如圖1.6所示：玉米玉米粉碎糊化發(fā)酵接種菌過濾濃縮除雜結(jié)晶烘干粉碎成品圖1.6發(fā)酵法提取乳酸鈣工藝此工藝既可以生產(chǎn)食品級(jí)，藥典級(jí)的乳酸鈣。也可以生產(chǎn)飼料級(jí)的乳酸鈣。和傳統(tǒng)的工藝相比，大幅度降低原材料成本。這工藝特別適合玉米或薯?xiàng)l原料充足的地區(qū)，這樣，可以便于農(nóng)副產(chǎn)品的加工處理。提純法制備工藝簡(jiǎn)單，要求條件更低，有利于中小企業(yè)開發(fā)和利用，對(duì)促進(jìn)-PAGE7-城鎮(zhèn)建設(shè)有推動(dòng)作用。提純法的工藝流程如簡(jiǎn)圖1.7所示：粗制乳酸鈣粗制乳酸鈣溶解脫色過濾結(jié)晶烘干粉碎包裝圖1.7提純法提取乳酸鈣工藝溶解脫色后的工藝與上述相同，是本工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格操作。此工 -PAGE8-四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文第一章前言-PAGE8-藝操作簡(jiǎn)單，投資低，周期短，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短，特別適合企業(yè)轉(zhuǎn)型使用或鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。1.5發(fā)展前景和展望目前在如何制備乳酸鈣方法上，發(fā)達(dá)國(guó)家比發(fā)展中國(guó)家在技術(shù)上遙遙領(lǐng)先。美國(guó)科學(xué)家將蛋殼和殼膜進(jìn)行分離，他們把蛋殼用于營(yíng)養(yǎng)添加劑、制藥業(yè)和化工業(yè)等產(chǎn)業(yè),在日本則通過利用蛋殼所制成的蛋殼粉補(bǔ)鈣,檢測(cè)顯示吸收率大于普通鈣源。在我國(guó)蛋殼的開發(fā)與利用尚處于初級(jí)階段,國(guó)內(nèi)對(duì)雞蛋殼的利用主要是將其粉碎后拌入飼料,作為家畜的鈣添加劑。也可以制成加工蛋血粉肥,制成食品膨化助劑等用途。但是大量的蛋品被分散地消費(fèi)掉。而且對(duì)于雞蛋殼的回收利用并不理想:直接被當(dāng)做垃圾進(jìn)行填埋,或被丟棄于環(huán)境中，這些廢棄的雞蛋殼不僅是一種資源,而且更是一筆巨大的財(cái)富。它們不應(yīng)被隨地丟棄而污染環(huán)境,或滋養(yǎng)微生物。而應(yīng)引起有關(guān)部門和行業(yè)的高度重視。目前,僅少量廢棄蛋殼用于飼料生產(chǎn),而且利用率不高,這也是由于科研人才短缺,研究成果也較少，社會(huì)關(guān)注度低的結(jié)果。在以后的生活中，希望政府和企業(yè)能在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面加大投入,充分挖掘雞蛋殼的內(nèi)在價(jià)值。充分利用不僅能減少資源浪費(fèi),還能把垃圾轉(zhuǎn)換成經(jīng)濟(jì)。這符合當(dāng)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展理念,可以達(dá)到環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的雙重收益［18,19］。1.6實(shí)驗(yàn)研究目的在人類生活中，鈣是人體內(nèi)必不可少的元素，人體骨骼，牙齒，，血液和肌肉組織里鈣是其重要組成部分。人體一旦缺乏鈣將會(huì)引起各種生理功能障礙，而本論文研究的雞蛋殼里有豐富的鈣，它是以不同形式出現(xiàn)，如碳酸鈣、檸檬酸鈣、葡萄糖酸鈣等。它更是一種綠色天然的鈣源。曾經(jīng)人們對(duì)沒經(jīng)過預(yù)處理的雞蛋殼中所含化學(xué)元素進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其中鈣含的高達(dá)36.4%。但其中約有蛋殼質(zhì)量的95%的碳酸鈣是以不容易被人體吸收形式而存在的［20］。實(shí)驗(yàn)所制得的乳酸鈣由于具有鈣含量高、溶解度大、吸收率高、安全性高，價(jià)格合理的優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，論文就是探索用直接中和的方法替代以往的煅燒法，以將蛋殼中的無機(jī)碳酸鈣轉(zhuǎn)化成易于被人體吸收的乳酸鈣，也可以被廣泛的應(yīng)用與食品的醫(yī)藥行業(yè)等行業(yè)，對(duì)綜合利用蛋殼提供一條新的途徑。1.7實(shí)驗(yàn)研究方法本論文研究工藝采用直接中和法［21］化學(xué)反應(yīng)有一種反應(yīng)叫中和反應(yīng)，它是指將足量的酸和足量的堿在一定溫度適宜條件下混合發(fā)生的反應(yīng)，生成的物質(zhì)為鹽和水。其原理為酸失去其自身的氫離子并且和堿失去的氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)結(jié)合生成水。本論文研究將粉碎的蛋殼經(jīng)過預(yù)處理，靜置干燥，通過加入一定量的乳酸生成乳酸鈣的中和反應(yīng)制得。并各影響的單因素分別進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，選出最優(yōu)的中和反應(yīng)條件，然后采用正交因素［22］實(shí)驗(yàn)的以確定最佳工藝需求條件。最后用正交實(shí)驗(yàn)所測(cè)的結(jié)果進(jìn)行方差分析，從而選出最佳組合。四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGE8-四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文第二章材料與方法 -PAGE8- -PAGE10- 第二章實(shí)驗(yàn)部分2.1主要材料及試劑表2-1材料與試劑藥品級(jí)別生產(chǎn)廠家雞蛋殼市售硫酸分析純湖南株洲石英化玻有限公司高錳酸鉀分析純重慶北碚試劑廠草酸銨分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司冰乙酸分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司鹽酸分析純湖南株洲石英化玻有限公司乙二胺四乙酸二鈉分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司鉻黑T分析純天津市河?xùn)|紅巖試劑廠95%乙醇分析純實(shí)驗(yàn)室提供乳酸分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)有限公司2.2主要儀器和設(shè)備表2-2主要儀器和設(shè)備儀器名稱儀器型號(hào)生產(chǎn)廠家數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2型江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司循環(huán)水多用真空泵SHB-3鄭州杜甫儀器廠電子分析天平AR1140梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱101-1AB上?，槴]實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司電子萬用爐220V1000W天津市泰斯特儀器有限公司搖擺式高速萬能粉碎機(jī)DFY-500溫嶺市林大機(jī)械有限公司2.3直接中和法工藝流程圖干燥，粉碎干燥，粉碎中和攪拌抽濾濃縮洗脫粉碎，過篩白色粉末乳酸鈣干燥蛋殼殼殼-PAGE13-四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文第二章材料與方法 -PAGE9- 圖2.1直接中和法的工藝流程圖2.4直接中和法的操作步驟2.4.1蛋殼的預(yù)處理將蛋殼靜置于清水中，用常溫的清水浸泡蛋殼約半個(gè)小時(shí)，蛋殼與清水的比例為1︰(2～2.)。半個(gè)小時(shí)后，用清水清洗浸泡好的蛋殼，以用來除去蛋殼上附著的污物。將清洗好的蛋殼靜置于不超過602.4.2實(shí)驗(yàn)反應(yīng)階段在干燥的雞蛋殼粉里稱取10g產(chǎn)品于燒杯中，緩慢加入適量的乳酸與其反應(yīng)將100L蒸餾水分3次用玻璃棒引流到燒杯里，以便防止發(fā)生溢液現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)過程中需邊加水邊快速攪拌。水浴恒溫控制反應(yīng)溫度，當(dāng)不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)則反應(yīng)完全。2.4.3抽濾、濃縮階段待中和反應(yīng)完全后，迅速升溫至70℃2.4.4洗脫、干燥階段加入適量95%乙醇，洗滌燒杯中反應(yīng)生成的乳酸鈣晶體，以除去在燒杯壁未反應(yīng)的乳酸及表面附著的其他殘留物。將95%乙醇洗后的燒杯置于電熱鼓風(fēng)干燥箱采用恒溫靜態(tài)干燥，干燥溫度不能超過802.5單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.5.1料液比的確定固定條件為：蒸餾水加水量為100mL；反應(yīng)溫度為35℃；反應(yīng)時(shí)間為2h；蛋殼用量與乳酸料液質(zhì)量比分為5個(gè)水平，分別為1:1.3，1：1.6，1:1.9.1:2.2，1:2.5；待反應(yīng)完全后，經(jīng)過真空抽濾、濃縮、干燥后即得成品，測(cè)得產(chǎn)品質(zhì)量并分析其乳酸鈣含量。2.5.2反應(yīng)溫度的確定固定條件為：蛋殼粉用量與乳酸用量料液比為1：1.6；加水量為100mL；中和反應(yīng)時(shí)間為2h；中和反應(yīng)溫度分為5個(gè)水平。分別在25℃，30℃，35℃，402.5.3反應(yīng)時(shí)間的確定固定條件為：蛋殼粉用量與乳酸用量料液比為1：1.6；加水量為100mL；中和反應(yīng)時(shí)間為2h；反應(yīng)溫度為35℃2.5.4反應(yīng)加水量確定固定條件為：蛋殼粉用量與乳酸用量料液比為1：1.6；中和反應(yīng)時(shí)間為2h；反應(yīng)溫度為35℃；2.6干燥工藝實(shí)驗(yàn)將試驗(yàn)過程中所制取的乳酸鈣樣品置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱里進(jìn)行干燥工藝試驗(yàn)。干燥溫度為80℃2.7分析樣品測(cè)定2.7.1乳酸鈣的產(chǎn)率試驗(yàn)方法因?yàn)榈皻ぶ?5%的組分為礦物質(zhì)，于是本試驗(yàn)中將其所含各種礦物質(zhì)均以計(jì)算，由此可得到一定用量的蛋殼粉所生成乳酸鈣的理論產(chǎn)量。乳酸鈣的產(chǎn)率數(shù)值以%表示。乳酸鈣的產(chǎn)率=（2-1）2.7.2乳酸鈣的含量試驗(yàn)方法稱取約0.3g試樣，溶于已加有2mL鹽酸溶液的50mL蒸餾水中，向燒杯加入約10mL乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液并不斷攪拌，并加入5mL氫氧化鈉溶液和0.1g鈣試劑羧酸鈉指示劑，繼續(xù)用乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至藍(lán)色為終點(diǎn)。結(jié)果計(jì)算：乳酸鈣（C6H10CaO6）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)W1，數(shù)值以%表示，計(jì)算公式如式（2-2）。（2-2）式中：V——乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；C——乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度，mol/L；m——試料的質(zhì)量，g；W2——加熱減量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；M——乳酸鈣（）的摩爾質(zhì)量，g/moL（M=218.2）；取兩次平行測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，兩次平行測(cè)定值不大于1%。2.7.3乳酸鈣的加減量試驗(yàn)方法取1.5g樣品，精確至0.0002g，置于預(yù)先于118～122℃干燥至質(zhì)量恒定的稱量瓶中，于118～122℃干燥4h，冷卻后稱量。結(jié)果計(jì)算：加熱減量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)W2，以%表示，按式（2—3）計(jì)算。（2-3）式中：m——樣品原料質(zhì)量，g；m1——干燥后樣品的質(zhì)量2.8正交試驗(yàn)通過分析單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果選出最佳工藝反應(yīng)條件，然后考慮反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度，料液比，加水量四個(gè)因素間的最佳反應(yīng)條件之間的相互影響，從而試驗(yàn)出最佳的工藝條件。最后將正交試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行方差試驗(yàn)，驗(yàn)證因素的顯著性及優(yōu)先正交試驗(yàn)可選用L9（34）的正交表，因素水平表和正交試驗(yàn)表見表2-3和表2-4。表2-3因素水平表水平A∕mL（加水量）B∕h（反應(yīng)時(shí)間）C/g（料液比）D/h（反應(yīng)溫度）18011：1.33021001.51：1.635312021.：1.940表2-4正交L9（34）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)序號(hào)ABCD111112122231333421235223162312731328321393321四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGE14- - 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文第三章結(jié)果與分析-PAGE13-第三章結(jié)果與分析3.1中和反應(yīng)料液比測(cè)定結(jié)果原料用量比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響見表3-1和圖3.1。表3-1料液比對(duì)乳酸鈣結(jié)果的影響組號(hào)料液比產(chǎn)品質(zhì)量（g）產(chǎn)率（%）質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）11：1.319.2482.4680.2521：1.621.8284.2185.2631：1.921.6383.5282.1441：2.221.3282.3181.0651：2.531.3182.2879.33圖3.1料液比對(duì)乳酸鈣結(jié)果的影響由圖3.1可知，隨著乳酸用量的增加，乳酸鈣的產(chǎn)率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，當(dāng)料液比達(dá)到1：1.6時(shí)，乳酸鈣的產(chǎn)率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一個(gè)峰值狀態(tài)，產(chǎn)品為白色粉末。實(shí)驗(yàn)過程中隨蛋殼量與乳酸用量質(zhì)量的料液比增加，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，當(dāng)乳酸過量，不利于反應(yīng)的進(jìn)行，因?yàn)檫^多的乳酸在反應(yīng)后期成品干燥過程中，形成具有吸濕性的乳酸酐吸附再生成的乳酸鈣表面，生成具有酸味的微黃色的晶體，其含量因此迅速降低。綜合選取料液比為1：1.6，此時(shí)乳酸的產(chǎn)率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好。3.2中和反應(yīng)溫度的測(cè)定結(jié)果四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣 -PAGE15- - 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)論文第三章結(jié)果與分析 -PAGE16- 實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響見表3-2和圖3.2。表3-2反應(yīng)溫度的對(duì)乳酸鈣結(jié)果的影響組號(hào)反應(yīng)溫度（℃）產(chǎn)品質(zhì)量（g）產(chǎn)率(%)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）12520.2478.1280.2223020.7980.2383.1233521.6283.4585.3244021.3382.3181.5854521.1281.4379.45圖3.2反應(yīng)溫度的對(duì)乳酸鈣結(jié)果的影響由圖3.2可知反應(yīng)溫度對(duì)乳酸鈣的產(chǎn)率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)都為先增加后下降，溫度的升高可以加大分子間的碰撞機(jī)率，促使反應(yīng)向生成乳酸鈣的方向進(jìn)行，但隨著溫度的不斷升高，乳酸伴著水蒸氣揮發(fā)掉，導(dǎo)致大量乳酸損耗，從而使乳酸鈣的產(chǎn)率下降；另外隨著溫度的升高，乳酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的鈣鹽，導(dǎo)致生成的乳酸鈣含量下降。由圖3.2可以看出，中和反應(yīng)在353.3中和反應(yīng)時(shí)間的測(cè)定結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3-3和圖3.3。 -PAGE17- 表3-3不同反應(yīng)時(shí)間的對(duì)乳酸鈣結(jié)果的影響組號(hào)反應(yīng)時(shí)間（h）產(chǎn)品質(zhì)量（g）產(chǎn)率(%)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）10.520.9780.9281.022121.1381.5283.1231.521.6182.1185.294221.1683.4383.1552.521.1282.9381.08圖3.3中和反應(yīng)時(shí)間的對(duì)影響結(jié)果的影響由圖3.3可知：反應(yīng)的最佳時(shí)間是1.5h，產(chǎn)率和產(chǎn)品中乳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)先隨著反應(yīng)時(shí)間的升高而升高，而后降低。這是由于反應(yīng)開始時(shí)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，促使反應(yīng)向乳酸鈣的方向進(jìn)行，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過1.5h后由于反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)曲線漸漸下降。所以反應(yīng)時(shí)間為1.5h最合適。3.4中和反應(yīng)加水量測(cè)定結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3-4和圖3.4。表3-4反應(yīng)加水量的對(duì)乳酸鈣結(jié)果影響組號(hào)加水量（mL）產(chǎn)品質(zhì)量（g）產(chǎn)率(%)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）16021.4982.9282.9528021.6383.5284.13310021.7183.8184.28412021.4383.4383.15514021.5382.9482．88圖3.4反應(yīng)加水量影響結(jié)果的影響由圖3.4知：乳酸鈣的產(chǎn)率和質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著加水量的增加而先增加后減少，這是因?yàn)閯偧尤胨梢源龠M(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，但是由于反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當(dāng)加水量過多時(shí)，反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)進(jìn)行比較緩慢，當(dāng)進(jìn)行到適宜的水量時(shí)，反應(yīng)趨于平衡。。由圖所繪可知加水量為100mL反應(yīng)最為合適。 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3.5正交實(shí)驗(yàn)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3-5。表3-5正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果序號(hào)ABCD產(chǎn)率∕%1111183.562122289.643133384.524212385.935223185.826231285.717313284.678321384.589332184.79K1257.72254.16253.85254.17K2256.31260.04260.36260.02K3245.04255.02255.01255.03K1m85.9084.7284.6184.72K2m85.4386.6886.8686.67K3m84.6885.0085.0085.01優(yōu)水平A1B2C2D2極差R0.221.682.251.95因素主次C（料液比）>D(反應(yīng)溫度)>B(反應(yīng)時(shí)間)>A(加水量)從表3-11中的極差值中可知：Rc>Rd>Rb>Ra，即在實(shí)驗(yàn)中，各因素對(duì)產(chǎn)率的影響為C（料液比）>D(反應(yīng)溫度)>B(反應(yīng)時(shí)間)>B(加水量)，從表3.6可以看出最優(yōu)組合為A1B2C2D2，即蛋殼用量與乳酸用量料液比為1：1.6，反應(yīng)時(shí)間1.5h，反應(yīng)溫度為35℃，加水量80mL效果理論上最好。平行三組實(shí)驗(yàn)取平均值得到通過驗(yàn)證蛋殼用量與乳酸用量料液比為1：1.6，反應(yīng)時(shí)間1.5h，反應(yīng)溫度為35℃，加水量80mL時(shí)產(chǎn)率高達(dá)91.34%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到90.33.6方差分析雞蛋殼提取工藝正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果見表3-6。以B因素為例83.56+89.64+84.52+85.93+85.82+85.71+84.67+84.58+84.79=769.2283.56+89.64+84.52+85.93+85.82+85.71+84.67+84.58+84.79=7304.9表3-6方差分析Table3-6Varianceanalysis方差來源偏差平方和自由度均方和F值顯著性B82.15241.076.13不顯著C273.512135.7520.35*D60.12230.064.48不顯著誤差13.4226.72注：F0.25(2，2)=3F0.1(2，2)=9F0.05(2，2)=19F0.01(2，2)=99根據(jù)極差R值的大小可見，各因素的影響大小為C>D>B>A，即料液比>反應(yīng)溫度>反應(yīng)時(shí)間>加水量。忽略正交試驗(yàn)的加水量對(duì)驗(yàn)的影響，對(duì)正交試驗(yàn)做方差分析，據(jù)方差的顯著性定義,如果>F0.01（，），就稱因素A對(duì)試驗(yàn)有十分顯著影響，用兩個(gè)“*”表示；若F0.05（，）<<F0.01（，），稱因素A對(duì)試驗(yàn)有顯著影響，用一“*”表示；若<F0.05（，），就稱因素A對(duì)試驗(yàn)無顯著影響，不用“*”表示；由于F0.05(2,2)<FC<F0.01(2，2)，所以C因素反應(yīng)溫度顯著，用符號(hào)“*”表示。 -PAGE19- -PAGE19- 由于FB<F0.05(2，2),FD<F0.05(2，2所以B,D因素不顯著。由顯著性分析可知，料液比影響最為顯著，溫度、反應(yīng)時(shí)間影響不顯著。3.7干燥工藝試驗(yàn)結(jié)果將產(chǎn)品置入鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度設(shè)為80℃，由圖可知各組產(chǎn)品的加減質(zhì)量隨著時(shí)間的增加而不斷降低，在干燥前，由于經(jīng)過95%乙醇處理過，樣品中水分很多，下降的速率很快。當(dāng)置于干燥箱8h以后，速率降低漸漸的趨于緩慢。說明樣品的質(zhì)量趨于穩(wěn)定，本論文研究規(guī)定，每隔1小時(shí)樣品的質(zhì)量變化在1%時(shí)候，則試樣符合標(biāo)準(zhǔn)如圖3.5圖3.5干燥時(shí)間對(duì)樣品質(zhì)量的影響四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣-PAGE19--PAGE20-4結(jié)論1驗(yàn)證了采用直接中和法制備乳酸鈣的可行性。所制備的乳酸鈣樣品為白色粉末。2根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，影響因素的順序?yàn)镃>D>B>A，制備乳酸鈣最佳條件為A1B2C2D2。即以蛋殼粉與乳酸用量料液比為1:1.6，反應(yīng)溫度為35℃3根據(jù)我們對(duì)正差實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行方差分析和F值的檢驗(yàn)，方差結(jié)果表明料液比和反應(yīng)溫度均為顯著性因素，顯著性關(guān)系為C>D>B>A，最終確定蛋殼制備乳酸鈣的工藝最佳條件為A1B2C2D2四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣四川理工學(xué)院畢業(yè)論文以蛋殼為原料制備乳酸鈣-PAGE21-參考文獻(xiàn)[1]葉強(qiáng)，葛毅強(qiáng)．鈣作用機(jī)理及鈣制劑的研究[J]．食品研究開發(fā)，1998，19(1)：26.[2]呂紹杰.乳酸鈣的補(bǔ)鈣功能的研究[J].食品研究與開發(fā)，1999,20（3）19-24.[3]MinKyongKyonNO.Studiesoncharacteristicsofostricheggshellandinopticalashingconditionsforpreparationofcalciumlactate[J].Joumal-societyOffoodScienceand